JP2017208317A - Lighting device using led, drive circuit of lighting device using led, and driving method of lighting device using led - Google Patents

Lighting device using led, drive circuit of lighting device using led, and driving method of lighting device using led Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting device using an LED which ensures stabilized light emission, while reducing cost and improving reliability because smoothing capacitor is not required, realizes low power consumption, and does not generate electromagnetic noise at all because switching regulator is not used, and to provide a drive circuit of the lighting device using the LED, and a driving method of the lighting device using the LED.SOLUTION: A lighting device using an LED includes multiple LED light-emitting elements, and an LED drive circuit for driving them, where an LED matrix is formed of the multiple LED light-emitting elements, the LED matrix is configured to change an LED connection structure dynamically corresponding to an inputted AC waveform, by a matrix structure change control circuit, and to minimize loss in the control circuit and the element by optimizing the successively changing applied voltage and the request voltage of the element, thereby optimizing operation efficiency of a current control circuit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法に関するものである。   The present invention relates to an illumination device using an LED, a drive circuit for the illumination device using an LED, and a driving method for the illumination device using an LED.

発光ダイオード(LED素子、以下単にLEDとも称する)を使用した照明装置は、蛍光灯や白熱電球といった従来の照明器具に比べ、長寿命かつ低消費電力であるという特徴を有しており、環境への配慮に優れた次世代の照明機器として期待されている。交流電源を直接的に駆動電源として用いるものでは、当該交流電源を全波整流してLED列に供給する。   Lighting devices using light emitting diodes (LED elements, hereinafter also simply referred to as LEDs) have characteristics of longer life and lower power consumption than conventional lighting fixtures such as fluorescent lamps and incandescent bulbs. It is expected to be a next-generation lighting device that excels in consideration. In the case of using an AC power source directly as a drive power source, the AC power source is full-wave rectified and supplied to the LED array.

交流電源を両波整流した場合は交流交番波形の一方の極性(例えばプラス側)の半波のみの間歇的な脈動波形となる。一方、全波整流した場合、一方の極性(例えばプラス側)に他方の極性(マイナス側)半波が折り返した連続する脈流波形となる。交流直接駆動は、このような脈流波形を持つ電源をLEDに直接印加して点灯する方式である。   When the AC power supply is subjected to both-wave rectification, only a half wave of one polarity (for example, plus side) of the AC alternating waveform is an intermittent pulsation waveform. On the other hand, when full-wave rectification is performed, a continuous pulsating flow waveform is obtained in which one polarity (for example, the positive side) and the other polarity (the negative side) half-wave are folded back. The AC direct drive is a system in which a power supply having such a pulsating waveform is directly applied to an LED to light it.

LEDには点灯のための所定の電圧(点灯電圧)があり、点灯電圧以下では消灯となる。全波整流した脈流電圧を印加した場合に、脈流波形の電圧が上記点灯電圧以上で点灯(オン)し、それ以下の電圧では消灯(オフ)し、これを繰り返すため、この点灯から消灯、消灯から次の点灯までの期間(消灯期間)の繰り返しは所謂、フリッカ(照明光のちらつき)となる。50Hzの交流電源の場合、毎秒100回のフリッカが発生する。 The LED has a predetermined voltage for lighting (lighting voltage), and the LED is turned off below the lighting voltage. When a full-wave rectified pulsating voltage is applied, the voltage of the pulsating waveform turns on (on) above the lighting voltage, turns off (off) below that voltage, and repeats this. The repetition of the period from the turn-off to the next turn-on (turn-off period) is so-called flicker (flickering of illumination light). In the case of a 50 Hz AC power supply, flicker occurs 100 times per second.

この消灯期間が長くなると、心理的にも不快な現象として認識される。このようなLEDの点滅に伴う駆動回路の作動電流の変化は高調波を伴う電磁波として周囲に放射される。この電磁波はテレビやラジオ、医療用機器を含む様々な電子機器に干渉し、雑音の原因となる。   If this extinction period becomes longer, it is recognized as a psychologically unpleasant phenomenon. Such a change in the operating current of the drive circuit accompanying the blinking of the LED is radiated to the surroundings as an electromagnetic wave accompanied by a harmonic. This electromagnetic wave interferes with various electronic devices including televisions, radios, and medical devices and causes noise.

なお、このようなLED駆動回路からの高周波雑音の発生は、現在多くのLED照明装置が採用している直流駆動方式では極めて顕著である。直流駆動方式は、交流を平滑直流電圧に一旦変換し、LEDを所定レベルの直流にて駆動させるものである。交流電源を直流化するために用いる交直変換回路、所謂インバータ回路でのスイッチング動作に起因してエネルギーの大きな高周波が発生する。さらに、このような電源回路は素子数も多く、回路が複雑になり、コスト高となっている。また、この場合の整流回路には電解コンデンサなどの大容量のコンデンサや電圧変圧器(トランス)を必要とする。このような電気部品は、LEDと比べて寿命が短く、長寿命の照明手段であることを特徴とするLEDとの組み合わせは好ましくない。 Note that the generation of high-frequency noise from such an LED drive circuit is extremely remarkable in the DC drive system currently employed by many LED lighting devices. The direct current drive method is a method in which alternating current is once converted into a smooth direct current voltage, and the LED is driven by a predetermined level of direct current. A high-frequency high energy is generated due to a switching operation in an AC / DC converter circuit used to convert an AC power source into a DC, that is, an inverter circuit. Further, such a power supply circuit has a large number of elements, which makes the circuit complicated and expensive. In this case, the rectifier circuit requires a large-capacity capacitor such as an electrolytic capacitor and a voltage transformer (transformer). Such an electrical component has a shorter life than an LED and is not preferable in combination with an LED, which is a long-life lighting means .

LEDの駆動に関する従来技術を開示したものとして、例えば、特許文献1には、直流駆動方式のLED技術が開示されており、商用交流入力電流の高周波成分を低減させながら、直流平滑電圧で点灯させた場合と同等の光出力が得られるLED点灯装置(LED駆動回路)が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a DC drive type LED technology as a disclosure of conventional technology relating to LED driving, and lighting with a DC smoothing voltage while reducing high-frequency components of commercial AC input current. An LED lighting device (LED drive circuit) that can obtain a light output equivalent to that of the above case is disclosed.

より具体的には、商用交流電流を全波整流する全波整流器の出力端に並列接続される第1のコンデンサと、第1のコンデンサに入力端を並列接続されるスイッチング電源回路部と、スイッチング電源回路部の出力端に接続されるLED発光部と、LED発光部に並列接続される第2のコンデンサとを備え、第1のコンデンサの容量が1μF未満であり、第2のコンデンサはLED発光部に流れる電流のリップル率が1未満になる容量に設定したものである。 More specifically, a first capacitor connected in parallel to the output terminal of a full-wave rectifier for full-wave rectification of commercial AC current, a switching power supply circuit unit whose input terminal is connected in parallel to the first capacitor, and switching An LED light-emitting unit connected to the output terminal of the power supply circuit unit and a second capacitor connected in parallel to the LED light-emitting unit, the capacitance of the first capacitor is less than 1 μF, and the second capacitor emits LED light The capacity is set such that the ripple rate of the current flowing through the section is less than 1.

一方、特許文献2には、直列接続された複数のLEDを有するLED列を駆動するLED駆動回路であって、交流入力を整流する整流器と。オペアンプと該オペアンプの出力群に分圧抵抗を介して接続された複数の駆動用トランジスタとを有する定電流回路とを備え、整流器の出力側の一端をLED列の入力側に接続し、複数のトランジスタの出力側の一端をそれぞれ、LED列における異なるLED群数の接続ポイントに接続することにより、交流入力の電圧に応じて複数のトランジスタが選択的にLED列を駆動するように構成したLED駆動回路が開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses an LED drive circuit that drives an LED array having a plurality of LEDs connected in series, and a rectifier that rectifies an AC input. A constant current circuit having an operational amplifier and a plurality of driving transistors connected to an output group of the operational amplifier via a voltage dividing resistor, and connecting one end of the output side of the rectifier to the input side of the LED array, An LED drive configured such that a plurality of transistors selectively drive an LED array according to an AC input voltage by connecting one end of the output side of the transistor to a connection point of a different number of LED groups in the LED array. A circuit is disclosed.

特開2009ー134945号公報JP 2009-134945 A 特開2013ー20929号公報JP 2013-20929 A

しかしながら、普及の促進を考慮した結果、特許文献2に開示されたLED駆動回路においても、交流入力で直接駆動できるような回路構成を採用していることから、例えば、50Hzの交流入力電圧であれば、全波整流した毎秒100回にも及ぶ電圧の増減に対して、よりきめ細やかに電流も追従可能な改善されたLED駆動回路が望まれる。また、特に多数のLEDを直列接続したLED列を駆動する場合など、交流入力電圧の変動によりLED列が点灯しない期間(消灯期間)が長くなってフリッカが顕著になる。 このような人の眼に感じるフリッカをさらに抑制可能なLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法が求められている。総合的に、簡便な構造で、部品点数の削減が可能であり低コストで製造可能で、信頼性が高いこととともに、フリッカや暗時間の問題を解決した安定した発光が得られ、高周波ノイズ問題がなく、低消費電力化と長寿命化を実現することが求められていると言える。 However, as a result of considering the promotion of popularization, the LED drive circuit disclosed in Patent Document 2 also employs a circuit configuration that can be directly driven by an AC input. if, with respect to increase or decrease the voltage of up to 100 times per second full-wave rectification, LED driving circuit which is more fine finely currents also can follow improvements are desired. In particular, when driving an LED string in which a large number of LEDs are connected in series, the period during which the LED string is not lit (extinguishment period) due to fluctuations in the AC input voltage becomes longer and flicker becomes noticeable. There is a need for an illuminating device using an LED that can further suppress flicker felt by human eyes, a driving circuit for the illuminating device using the LED, and a driving method for the illuminating device using the LED. Overall, it has a simple structure, can reduce the number of parts, can be manufactured at a low cost, has high reliability, and provides stable light emission that solves the problems of flicker and dark time. Therefore, it can be said that there is a demand for realizing low power consumption and long life.

本発明は、これらの課題を解決し、簡便な構成で安定した発光が得られ、平滑コンデンサは不必要でコストダウンと信頼性向上がなされ、低消費電力を実現し、且つスイッチングレギュレータを使用しないので電磁波ノイズがまったく発生しないLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法を提供せんとするものである。     The present invention solves these problems, obtains stable light emission with a simple configuration, eliminates the need for a smoothing capacitor, reduces cost and improves reliability, achieves low power consumption, and does not use a switching regulator. Therefore, it is intended to provide an illumination device using an LED that does not generate electromagnetic wave noise at all, a drive circuit for an illumination device using an LED, and a method for driving an illumination device using an LED.

本発明は、LEDを用いた照明装置であって、複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により、入力される交流波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、逐次変化する印加電圧と素子の要求電圧を最適化し、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失を最小化することを特徴とするLEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention is an illumination device using LEDs, comprising a plurality of LED light emitting elements and an LED drive circuit for driving the LED light emitting elements, and the LED light emitting elements form an LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements. The LED matrix has a configuration in which the LED connection structure is dynamically changed according to the input AC waveform by the matrix structure change control circuit, and the applied voltage and the required voltage of the element that are sequentially changed are optimized, It is a lighting device using an LED characterized by minimizing loss in the control circuit and elements by optimizing the operation efficiency of the current control circuit, and a driving circuit for the lighting device using such an LED. This is a driving method of an illumination device using an LED using the same.

また本発明は、該LEDマトリクスは2の冪乗の数のLED発光素子により構成され、該LEDマトリクス内でのマトリクス構造変更制御は全数より小さい2の冪乗の数のLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、該マトリクス状発光エレメントの接続形態を変更するエレメントスイッチ回路へ最適な構造を確定するマトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的に変化させることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   Further, according to the present invention, the LED matrix is configured by a power of 2 LED light emitting elements, and the matrix structure change control in the LED matrix is configured by a power of 2 less than the total number of LED light emitting elements. The matrix light emitting element is divided into a plurality of matrix light emitting elements and dynamically changed in response to a waveform applied by a matrix structure change control circuit that determines an optimum structure for an element switch circuit that changes the connection form of the matrix light emitting elements. A lighting device using an LED, a driving circuit for the lighting device using the LED, and a driving method for the lighting device using the LED using the LED.

また本発明は、該マトリクス構造変更制御回路またはソフトウエアアルゴリズムが、逐次変化する電力交流波形電圧に対応して、正規化された基準電圧との比較を動的に行うことによりマトリクス制御構造ビットの出力値を最適な値に確定することを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   In addition, the present invention provides a matrix structure change control circuit or software algorithm that dynamically compares a normalized reference voltage with a sequentially changing power AC waveform voltage to thereby change the matrix control structure bit. An illumination device using an LED, wherein the output value is determined to an optimum value, a drive circuit for the illumination device using the LED, and a method for driving the illumination device using the LED using the LED It is.

また本発明は、夫々のLED発光素子に印加される電流がLED接続構造の変更に関わらず一定となるような一定電流制御回路を備えてなることを特徴とするLEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   According to another aspect of the present invention, there is provided a lighting device using an LED, comprising a constant current control circuit that makes a current applied to each LED light emitting element constant regardless of a change in the LED connection structure. This is a driving circuit for an illuminating device using such an LED, and is a driving method for an illuminating device using an LED using the same.

また本発明は、該一定電流制御回路が、該LEDマトリクスの外部に一括制御定電流制御回路として配置されてなることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention is also a lighting device using LEDs, characterized in that the constant current control circuit is arranged outside the LED matrix as a collective control constant current control circuit, and illumination using such LEDs. It is the drive circuit of an apparatus, It is a drive method of the illuminating device using LED using this.

また本発明は、該一括制御定電流制御回路が、定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   According to the present invention, there is provided a lighting device using an LED, wherein the collective control constant current control circuit is a constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor. There is a driving circuit for an illuminating device using such an LED, and a driving method for the illuminating device using an LED using the LED.

また本発明は、該一定電流制御回路が、該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されてなることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   Further, the present invention is an illumination device using an LED, characterized in that the constant current control circuit is arranged inside the LED matrix as a constant current control element for each of the matrix light emitting elements, It is a drive circuit of the illuminating device using such LED, and is a driving method of the illuminating device using the LED using this.

また本発明は、該一定電流制御回路が、該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されてなることを特徴とし、また該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とし、さらに該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、印加される電圧にかかわらずフィードバックにより動的に一定電流制御を行うことを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   Further, the present invention is characterized in that the constant current control circuit is arranged inside the LED matrix as a constant current control element for each of the matrix light emitting elements, and the constant current for each of the matrix light emitting elements. The control element is a constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor, and the constant current control element for each of the matrix light emitting elements is a voltage applied A lighting device using an LED, characterized by performing constant current control dynamically by feedback regardless of whether the LED is a driving circuit of the lighting device using the LED, and an illumination using the LED using the LED It is a drive method of an apparatus.

また本発明は、複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、逐次変化する交流波形電圧に応じて夫々のLED素子に印加される電圧を最適化するLEDを用いた照明装置であって、商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部と、入力される商用電源の波形に対する同期信号を生成する同期波形フィルタと、該同期波形フィルタからの信号による動作ステートを決定する動作ステート比較検出器と、該LEDマトリクスの接続構造を任意且つ/又は最適な状態に変更するLEDエレメントスイッチユニットとマトリクス構造変更制御回路とを備えることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention also includes a plurality of LED light emitting elements and an LED drive circuit for driving the LED light emitting elements, and the LED light emitting elements form an LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements, and the LED matrix has a matrix structure change. The LED connection structure is dynamically changed corresponding to the waveform applied by the control circuit, and the LED that optimizes the voltage applied to each LED element according to the alternating waveform voltage that changes sequentially is used. A power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix, a synchronous waveform filter that generates a synchronization signal for the waveform of the input commercial power supply, and the synchronization An operation state comparison detector for determining an operation state based on a signal from the waveform filter and the connection structure of the LED matrix in an arbitrary and / or optimal state An LED element switch unit and a matrix structure change control circuit are provided, which is an illumination device using an LED, and a drive circuit for the illumination device using such an LED. It is the drive method of the used illuminating device.

また本発明は、該同期波形フィルタは商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部に接続され、該脈流からのフィルタリング信号を取得し、動作ステートを決定する動作ステート比較検出器に出力することを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。  Further, according to the present invention, the synchronous waveform filter is connected to a power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power source to the LED matrix, acquires a filtering signal from the pulsating current, and determines an operation state. A lighting device using an LED, and a driving circuit for the lighting device using the LED, and a driving method for the lighting device using the LED using the LED It is.

また本発明は、該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、該ブリッジ整流器は該LEDマトリクス及び該同期波形フィルタの双方に商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力することを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。  According to the present invention, the power supply unit that supplies the pulsating current obtained by full-wave rectification or both-wave rectification from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier, and the bridge rectifier is the LED matrix and the synchronous waveform filter. An illuminating device using an LED, characterized by outputting a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power source, and a driving circuit for the illuminating device using such an LED. It is the drive method of the illuminating device using existing LED.

また本発明は、該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、該ブリッジ整流器は該LEDマトリクスに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第一のブリッジ整流器及び該同期波形フィルタに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第二のブリッジ整流器を備えることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。  In the present invention, the power supply unit that supplies the pulsating current that has been full-wave rectified or both-wave rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier, and the bridge rectifier is connected to the LED matrix from the commercial power supply. A first bridge rectifier that outputs a pulsating current rectified by wave rectification or both waves, and a second bridge rectifier that outputs a pulsating current rectified by full wave or both waves from a commercial power supply to the synchronous waveform filter. This is a lighting device using an LED, a driving circuit for the lighting device using the LED, and a driving method for the lighting device using the LED using the LED.

また本発明は、一定電流制御回路により制御するステート制御電流ルックアップテーブルを含み、該正規化された電圧と電流の関係を保持するルックアップテーブルと逐次変化する電圧比較により一括制御定電流制御回路による段階的な一定電流制御を行うことを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention also includes a state control current look-up table controlled by a constant current control circuit, and a batch control constant current control circuit based on a voltage comparison that sequentially changes with the look-up table that holds the normalized voltage-current relationship It is the illuminating device using LED characterized by performing stepwise constant electric current control by, It is a drive circuit of the illuminating device using such LED, The driving method of the illuminating device using LED using this It is.

また本発明は、該複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスはLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、該マトリクス状発光エレメントは任意の構造を逐次変更するためのエレメントスイッチユニットによって連接され、各エレメントスイッチユニットがマトリクス構造変更制御回路からの制御信号に対応してその接続状態を変更することによって、LEDマトリクスの接続構造を最適な状態に変更することを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   Further, according to the present invention, an LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements is divided into matrix light emitting elements composed of LED light emitting elements, and the matrix light emitting element is an element switch for sequentially changing an arbitrary structure. The connection structure of the LED matrix is changed to an optimum state by changing the connection state of each element switch unit corresponding to the control signal from the matrix structure change control circuit. It is an illuminating device using LED, it is a drive circuit of the illuminating device using such LED, and is a driving method of the illuminating device using LED using this.

また本発明は、該エレメントスイッチユニットが、3個以上のスイッチを含んで構成され、これらスイッチの接続状態を変更することによりLEDマトリクスの接続構造を変更することを特徴とし、さらに該スイッチは夫々電界効果トランジスタFET、バイポーラトランジスタを含む切り替え回路であることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   According to the present invention, the element switch unit includes three or more switches, and the connection structure of the LED matrix is changed by changing the connection state of these switches. An illumination device using an LED, which is a switching circuit including a field effect transistor FET and a bipolar transistor, and a drive circuit for the illumination device using the LED, and an illumination using the LED using the LED It is a drive method of an apparatus.

本発明に係るLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法は、簡便な構成でフリッカや暗時間の問題を解決した安定した発光が得られ、整流後の平滑用キャパシタ及び大容量電解コンデンサが不要となり低コストで製造可能であり且つ長期信頼性が向上するとともに、高周波ノイズ問題がなく、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失の最小化を実現するLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法を提供できるという利点がある。   The lighting device using the LED according to the present invention, the driving circuit of the lighting device using the LED, and the driving method of the lighting device using the LED can obtain stable light emission that solves the problems of flicker and dark time with a simple configuration. This eliminates the need for a smoothing capacitor after rectification and a large-capacity electrolytic capacitor, can be manufactured at low cost, improves long-term reliability, eliminates high-frequency noise problems, and optimizes the operating efficiency of the current control circuit. Thus, there is an advantage that it is possible to provide a control circuit, an illumination device using an LED that realizes minimization of loss in elements, a drive circuit for the illumination device using the LED, and a drive method for the illumination device using the LED.

図1は、本発明に係るLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法の機能を説明するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining functions of an illumination device using an LED according to the present invention, a drive circuit for the illumination device using the LED, and a drive method for the illumination device using the LED. 図2は、本実施例に於けるスイッチマトリクス動作の理解のための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for understanding the switch matrix operation in this embodiment. 図3は、実用正規化を行ったあとの交流電圧と状態(ステート2乃至6)とLEDアレイマトリクスのスイッチタイミング、波形同期のパターンを示した概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the AC voltage and state (states 2 to 6) after practical normalization, the switch timing of the LED array matrix, and the waveform synchronization pattern. 図4は、LEDアレイマトリクスのアレイ形状の変化パターンを説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an array shape change pattern of the LED array matrix. 図5は、LEDアレイマトリクスのアレイ形状の変化パターンを説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an array shape change pattern of the LED array matrix. 図6は、すべてのLEDがLEDの最小起動電圧VFを越えた時点で全点灯が可能であることを説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining that all the LEDs can be turned on when all LEDs exceed the minimum activation voltage VF of the LEDs. 図7は、本発明に係るLEDを用いた照明装置の駆動回路の機能ブロックダイヤグラムを示す概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram showing a functional block diagram of a drive circuit of a lighting device using LEDs according to the present invention. 図8は、LEDエレメントスイッチユニットとLEDエレメントの関係を示すLEDエレメントスイッチブロックダイヤグラムである。FIG. 8 is an LED element switch block diagram showing the relationship between the LED element switch unit and the LED elements. 図9は、マトリクススイッチの動作を示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing the operation of the matrix switch. 図10はマトリクススイッチユニット内のスイッチの状態と動作状態の関係を示す表である。FIG. 10 is a table showing the relationship between the switch state and the operation state in the matrix switch unit. 図11は、マトリクススイッチの動作例を説明する概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating an operation example of the matrix switch. 図12は、マトリクススイッチの動作例を説明する概念図である。FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating an operation example of the matrix switch. 図13は、マトリクススイッチの動作例を説明する概念図である。FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating an operation example of the matrix switch. 図14は、本発明に係るLEDを用いた照明装置の駆動回路の実装形態の例を示す概念図である。FIG. 14 is a conceptual diagram showing an example of a mounting form of a drive circuit of an illumination device using an LED according to the present invention. 図15は、本発明に係るエレメントスイッチユニットの直並列切り替え回路と単層基板上配線の方式を示した概念図である。FIG. 15 is a conceptual diagram showing a series-parallel switching circuit of an element switch unit and a wiring on a single-layer board according to the present invention.

以下、本発明に係るLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法を図面を用いて説明する。   Hereinafter, an illumination device using an LED according to the present invention, a drive circuit for the illumination device using the LED, and a drive method for the illumination device using the LED will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法の機能を説明するための概念図である。本発明は、従来LED素子はアナログ電球の代替として扱われていたものを、デジタルのビット列のように扱うことにより、簡便な構成でフリッカや暗時間の問題を解決した安定した発光が得られ、整流後の平滑用キャパシタ及び大容量電解コンデンサが不要となり低コストで製造可能であり且つ長期信頼性が向上するとともに、高周波ノイズ問題がなく、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失の最小化を実現するLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法を実現した。   FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining functions of an illumination device using an LED according to the present invention, a drive circuit for the illumination device using the LED, and a drive method for the illumination device using the LED. In the present invention, a conventional LED element treated as an alternative to an analog light bulb can be handled like a digital bit string, thereby obtaining a stable light emission that solves the problems of flicker and dark time with a simple configuration, By eliminating the need for a smoothing capacitor after rectification and a large-capacitance electrolytic capacitor, it can be manufactured at low cost, and long-term reliability is improved. A control circuit, an illuminating device using an LED that realizes minimization of loss in the element, an illuminating device driving circuit using the LED, and an illuminating device driving method using the LED are realized.

本発明は、LEDを用いた照明装置であって、複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により、入力される交流波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、逐次変化する印加電圧と素子の要求電圧を最適化し、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失を最小化することを特徴とするLEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention is an illumination device using LEDs, comprising a plurality of LED light emitting elements and an LED drive circuit for driving the LED light emitting elements, and the LED light emitting elements form an LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements. The LED matrix has a configuration in which the LED connection structure is dynamically changed according to the input AC waveform by the matrix structure change control circuit, and the applied voltage and the required voltage of the element that are sequentially changed are optimized, It is a lighting device using an LED characterized by minimizing loss in the control circuit and elements by optimizing the operation efficiency of the current control circuit, and a driving circuit for the lighting device using such an LED. This is a driving method of an illumination device using an LED using the same.

また本発明は、該LEDマトリクスは2の冪乗の数のLED発光素子により構成され、該LEDマトリクス内でのマトリクス構造変更制御は全数より小さい2の冪乗の数のLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、該マトリクス状発光エレメントの接続形態を変更するエレメントスイッチ回路へ最適な構造を確定するマトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的に変化させることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   Further, according to the present invention, the LED matrix is configured by a power of 2 LED light emitting elements, and the matrix structure change control in the LED matrix is configured by a power of 2 less than the total number of LED light emitting elements. The matrix light emitting element is divided into a plurality of matrix light emitting elements and dynamically changed in response to a waveform applied by a matrix structure change control circuit that determines an optimum structure for an element switch circuit that changes the connection form of the matrix light emitting elements. A lighting device using an LED, a driving circuit for the lighting device using the LED, and a driving method for the lighting device using the LED using the LED.

また本発明は、該マトリクス構造変更制御回路またはソフトウエアアルゴリズムが、逐次変化する電力交流波形電圧に対応して、正規化された基準電圧との比較を動的に行うことによりマトリクス制御構造ビットの出力値を最適な値に確定することを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   In addition, the present invention provides a matrix structure change control circuit or software algorithm that dynamically compares a normalized reference voltage with a sequentially changing power AC waveform voltage to thereby change the matrix control structure bit. An illumination device using an LED, wherein the output value is determined to an optimum value, a drive circuit for the illumination device using the LED, and a method for driving the illumination device using the LED using the LED It is.

また本発明は、夫々のLED発光素子に印加される電流がLED接続構造の変更に関わらず一定となるような一定電流制御回路を備えてなることを特徴とするLEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   According to another aspect of the present invention, there is provided a lighting device using an LED, comprising a constant current control circuit that makes a current applied to each LED light emitting element constant regardless of a change in the LED connection structure. This is a driving circuit for an illuminating device using such an LED, and is a driving method for an illuminating device using an LED using the same.

また本発明は、夫々のLED発光素子に印加される電流がLED接続構造の変更に関わらず一定となるような一定電流制御回路を備えてなることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   According to another aspect of the present invention, there is provided a lighting device using an LED, comprising a constant current control circuit that makes a current applied to each LED light emitting element constant regardless of a change in the LED connection structure. There is a driving circuit for an illuminating device using such an LED, and a driving method for the illuminating device using an LED using the LED.

また本発明は、該一括制御定電流制御回路が、定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   According to the present invention, there is provided a lighting device using an LED, wherein the collective control constant current control circuit is a constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor. There is a driving circuit for an illuminating device using such an LED, and a driving method for the illuminating device using an LED using the LED.

また本発明は、該一定電流制御回路が、該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されてなることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   Further, the present invention is an illumination device using an LED, characterized in that the constant current control circuit is arranged inside the LED matrix as a constant current control element for each of the matrix light emitting elements, It is a drive circuit of the illuminating device using such LED, and is a driving method of the illuminating device using the LED using this.

また本発明は、該一定電流制御回路が、該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されてなることを特徴とし、また該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とし、さらに該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、印加される電圧にかかわらずフィードバックにより動的に一定電流制御を行うことを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   Further, the present invention is characterized in that the constant current control circuit is arranged inside the LED matrix as a constant current control element for each of the matrix light emitting elements, and the constant current for each of the matrix light emitting elements. The control element is a constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor, and the constant current control element for each of the matrix light emitting elements is a voltage applied A lighting device using an LED, characterized by performing constant current control dynamically by feedback regardless of whether the LED is a driving circuit of the lighting device using the LED, and an illumination using the LED using the LED It is a drive method of an apparatus.

また本発明は、複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、逐次変化する交流波形電圧に応じて夫々のLED素子に印加される電圧を最適化するLEDを用いた照明装置であって、商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部と、入力される商用電源の波形に対する同期信号を生成する同期波形フィルタと、該同期波形フィルタからの信号による動作ステートを決定する動作ステート比較検出器と、該LEDマトリクスの接続構造を任意且つ/又は最適な状態に変更するLEDエレメントスイッチユニットとマトリクス構造変更制御回路とを備えることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention also includes a plurality of LED light emitting elements and an LED drive circuit for driving the LED light emitting elements, and the LED light emitting elements form an LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements, and the LED matrix has a matrix structure change. The LED connection structure is dynamically changed corresponding to the waveform applied by the control circuit, and the LED that optimizes the voltage applied to each LED element according to the alternating waveform voltage that changes sequentially is used. A power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix, a synchronous waveform filter that generates a synchronization signal for the waveform of the input commercial power supply, and the synchronization An operation state comparison detector for determining an operation state based on a signal from the waveform filter and the connection structure of the LED matrix in an arbitrary and / or optimal state An LED element switch unit and a matrix structure change control circuit are provided, which is an illumination device using an LED, and a drive circuit for the illumination device using such an LED. It is the drive method of the used illuminating device.

また本発明は、該同期波形フィルタは商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部に接続され、該脈流からのフィルタリング信号を取得し、動作ステートを決定する動作ステート比較検出器に出力することを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。  Further, according to the present invention, the synchronous waveform filter is connected to a power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power source to the LED matrix, acquires a filtering signal from the pulsating current, and determines an operation state. A lighting device using an LED, and a driving circuit for the lighting device using the LED, and a driving method for the lighting device using the LED using the LED It is.

また本発明は、該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、該ブリッジ整流器は該LEDマトリクス及び該同期波形フィルタの双方に商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力することを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。  According to the present invention, the power supply unit that supplies the pulsating current obtained by full-wave rectification or both-wave rectification from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier, and the bridge rectifier is the LED matrix and the synchronous waveform filter. An illuminating device using an LED, characterized by outputting a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power source, and a driving circuit for the illuminating device using such an LED. It is the drive method of the illuminating device using existing LED.

また本発明は、該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、該ブリッジ整流器は該LEDマトリクスに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第一のブリッジ整流器及び該同期波形フィルタに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第二のブリッジ整流器を備えることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。  In the present invention, the power supply unit that supplies the pulsating current that has been full-wave rectified or both-wave rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier, and the bridge rectifier is connected to the LED matrix from the commercial power supply. A first bridge rectifier that outputs a pulsating current rectified by wave rectification or both waves, and a second bridge rectifier that outputs a pulsating current rectified by full wave or both waves from a commercial power supply to the synchronous waveform filter. This is a lighting device using an LED, a driving circuit for the lighting device using the LED, and a driving method for the lighting device using the LED using the LED.

また本発明は、一定電流制御回路により制御するステート制御電流ルックアップテーブルを含み、該正規化された電圧と電流の関係を保持するルックアップテーブルと逐次変化する電圧比較により一括制御定電流制御回路による段階的な一定電流制御を行うことを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention also includes a state control current look-up table controlled by a constant current control circuit, and a batch control constant current control circuit based on a voltage comparison that sequentially changes with the look-up table that holds the normalized voltage-current relationship It is the illuminating device using LED characterized by performing stepwise constant electric current control by, It is a drive circuit of the illuminating device using such LED, The driving method of the illuminating device using LED using this It is.

また本発明は、該複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスはLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、該マトリクス状発光エレメントは任意の構造を逐次変更するためのエレメントスイッチユニットによって連接され、各エレメントスイッチユニットがマトリクス構造変更制御回路からの制御信号に対応してその接続状態を変更することによって、LEDマトリクスの接続構造を最適な状態に変更することを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   Further, according to the present invention, an LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements is divided into matrix light emitting elements composed of LED light emitting elements, and the matrix light emitting element is an element switch for sequentially changing an arbitrary structure. The connection structure of the LED matrix is changed to an optimum state by changing the connection state of each element switch unit corresponding to the control signal from the matrix structure change control circuit. It is an illuminating device using LED, it is a drive circuit of the illuminating device using such LED, and is a driving method of the illuminating device using LED using this.

また本発明は、該エレメントスイッチユニットが、3個以上のスイッチを含んで構成され、これらスイッチの接続状態を変更することによりLEDマトリクスの接続構造を変更することを特徴とし、さらに該スイッチは夫々電界効果トランジスタFET、バイポーラトランジスタを含む切り替え回路であることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   According to the present invention, the element switch unit includes three or more switches, and the connection structure of the LED matrix is changed by changing the connection state of these switches. An illumination device using an LED, which is a switching circuit including a field effect transistor FET and a bipolar transistor, and a drive circuit for the illumination device using the LED, and an illumination using the LED using the LED It is a drive method of an apparatus.

本発明は、電球照明装置の発展型ではなく、デジタル技術を適用した、新しい着想に基ついた照明電力制御方式であり、スイッチングレギュレータを使用しないので、電磁波ノイズがまったく発生せず、平滑コンデンサが不必要となるためコストダウンに寄与し、低電圧からの全LED素子の発光が可能なため良好なフリッカ性能を有し、寿命部品が無いので信頼性が非常に高いLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention is not an advanced type of a light bulb lighting device, but is a lighting power control system based on a new idea that applies digital technology, and does not use a switching regulator. It contributes to cost reduction because it is unnecessary, and since it can emit light from all LED elements from a low voltage, it has good flicker performance, and there is no lifetime component, so an illuminating device using an LED with very high reliability, It is the drive circuit of the illuminating device using LED, and the drive method of the illuminating device using LED.

本発明に係るLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置は、調光機能の追加も可能であり、街路灯、 防犯灯、病院、医療機器、アミューズメント施設、無線施設、航空機などに好適に応用でき、製品としては蛍光灯型直管、ベースライト、ダウンライト、投光器、交換型LED電球などに好適に用いられる。さらに、LSI化が容易な回路構成のため、将来的に更なるコストダウンが可能である。   The lighting device using the LED according to the present invention, the driving circuit of the lighting device using the LED, and the lighting device using the LED can be added with a dimming function, such as a street light, a crime prevention light, a hospital, a medical device, It can be suitably applied to amusement facilities, radio facilities, airplanes, etc., and as a product, it is preferably used for fluorescent lamp type straight tubes, base lights, downlights, floodlights, replaceable LED bulbs and the like. Further, since the circuit configuration is easy to make LSI, further cost reduction can be achieved in the future.

図1は、本発明を説明するための図であり、理解しやすいことと、現状のLED素子性能を勘案して、128個のLEDをドライブする場合を実用的な例として説明したものである。ここで、本実施例においてLEDマトリクスを構成する単位数を128個で説明を行ったが、本発明はかかる構成に限定されるものではなく任意のサイズのマトリクスを形成する素子数にて構成することができる。ただし、その構成が2の冪乗になるようにすることが有利である。本実施例の説明とは別に、例えば64個、32個或いは256個のユニットからなる構成等も好適に適用することが出来る。 FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention, and describes a case where 128 LEDs are driven as a practical example in consideration of easy understanding and current LED element performance. . Here, in the present embodiment, the number of units constituting the LED matrix has been described as 128. However, the present invention is not limited to such a configuration, and is configured by the number of elements that form a matrix of an arbitrary size. be able to. However, it is advantageous that the configuration is a power of two. Apart from the description of the present embodiment, for example, a configuration including 64, 32, or 256 units can be suitably applied.

本発明に於いては、LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により、入力される交流波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、逐次変化する印加電圧と素子の要求電圧を最適化し、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失を最小化する。   In the present invention, the LED light-emitting element forms an LED matrix composed of a plurality of LED light-emitting elements, and the LED matrix is dynamically changed in accordance with the input AC waveform by the matrix structure change control circuit. It has a configuration that changes the LED connection structure, optimizes the applied voltage and the required voltage of the device that change sequentially, and optimizes the operation efficiency of the current control circuit, thereby minimizing losses in the control circuit and the device.

図1に示した例に於いては、ビット数は128個であるから、2進冪乗で考えると、必要となる2進桁数は7ビットとなる。本実施例に於いては、7ビットのLEDを順次桁数ごとに切り替えてLEDの接続構造を変化させることにより、逐次変化する交流波形電圧ごとにLEDにかかる電圧を最適化する方法を概念的に示している。 In the example shown in FIG. 1, since the number of bits is 128, given in binary exponentiation, binary digit number required will be 7 bits. In this embodiment, a method of optimizing the voltage applied to the LED for each alternating waveform voltage that changes sequentially by changing the connection structure of the LED by sequentially switching the 7-bit LED for each number of digits. It shows.

図2は、本実施例に於けるスイッチマトリクス動作の理解のための説明図である。最高動作電圧を超える電圧域に於いては図中最上段に示すように全LED発光素子が直列になるようにスイッチされる。電圧が最高動作電圧の1/2の場合は1/2直列となるようにスイッチされる。以下、ビット数に対応してマトリクスがスイッチングされ、最終的に最高動作電圧の1/128の場合はすべて並列になるようにスイッチングされる。   FIG. 2 is an explanatory diagram for understanding the switch matrix operation in this embodiment. In the voltage range exceeding the maximum operating voltage, as shown in the uppermost stage in the figure, all the LED light emitting elements are switched so as to be in series. When the voltage is ½ of the maximum operating voltage, the voltage is switched so as to be ½ series. Thereafter, the matrix is switched according to the number of bits, and finally, switching is performed in parallel in the case of 1/128 of the maximum operating voltage.

論理的には128個のLEDを2の冪乗となる形状に逐次変化させ、同時に要求される電圧を加えればよいが、実際のLED素子の動作電圧は最低でも3V必要となるため、それぞれのマトリクススイッチの形状の要求電圧は、必ずしも交流100Vの周期的な電圧波形と一致しない。そのため、正規化を行うことによりマトリクス構造制御ビットの最適化を行う。図3は、本実施例に於ける正規化の例を示したものであり、このような正規化により高効率な駆動が実現される。 Logically, 128 LEDs can be sequentially changed to a power of 2 and the required voltage can be applied at the same time. However, since the actual operating voltage of the LED element needs to be at least 3V, The required voltage in the form of a matrix switch does not necessarily match the periodic voltage waveform of AC 100V. Therefore, optimization of matrix structure control bits is performed by performing normalization. FIG. 3 shows an example of normalization in the present embodiment, and highly efficient driving is realized by such normalization.

図4は、実用正規化を行ったあとの交流電圧と状態(ステート2乃至6)とLEDアレイマトリクスのスイッチタイミング、波形同期のパターンを示した概念図である。実用化の為のマトリクス構造の切り替え方法と基板上配線数の決定のため、かかる正規化が必要となる。動作メカニズムとしては、交流電源の変化する電圧に応じた動作ステートに従い、LEDマトリクスを動的に変形させると同時に、逐次変化するLEDエレメントの印加電圧に応じてその動作ステートに必要となるLEDの電流値も制御する。 FIG. 4 is a conceptual diagram showing the AC voltage and state (states 2 to 6) after practical normalization, the switch timing of the LED array matrix, and the waveform synchronization pattern. Such normalization is necessary to determine the matrix structure switching method and the number of wirings on the substrate for practical use. As an operating mechanism, the LED matrix is dynamically deformed according to the operating state corresponding to the changing voltage of the AC power supply, and at the same time, the LED current required for the operating state according to the applied voltage of the LED element that changes sequentially. Also controls the value.

図5は、LEDアレイマトリクスのアレイ形状の変化パターンを説明する図である。LEDアレイマトリクスを直列、並列で切り替えることにより全LEDをどの動作電圧でも点灯させることができる。本発明に係るLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法は、128個のLEDアレイ形状を入力される交流波形に伴って、並列、直列構造を変化させることにより、印加電圧と素子の要求電圧を最適化し、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失(廃熱)を最小化することができる。   FIG. 5 is a diagram for explaining an array shape change pattern of the LED array matrix. All LEDs can be lit at any operating voltage by switching the LED array matrix in series or parallel. The lighting device using the LED according to the present invention, the driving circuit of the lighting device using the LED, and the driving method of the lighting device using the LED are arranged in parallel with the alternating current waveform in which 128 LED array shapes are input, By changing the series structure, the applied voltage and the required voltage of the element are optimized, and the operating efficiency of the current control circuit is optimized, so that the loss (waste heat) in the control circuit and element can be minimized. .

本発明に係るLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法は、すべてのLEDは、LEDの最小起動電圧VFを越えた時点で全点灯が可能である。図6は、すべてのLEDがLEDの最小起動電圧VFを越えた時点で全点灯が可能であることを説明する図である。交流電圧の低い部分では並列化されているために、低電圧から点灯可能となる。また、常時すべてのLEDが点灯しているため、一般的なコンデンサレス方式とは異なり、フリッカが発生しないという利点がある。   The lighting device using the LED according to the present invention, the driving circuit of the lighting device using the LED, and the driving method of the lighting device using the LED are all turned on when the minimum starting voltage VF of the LED is exceeded. Is possible. FIG. 6 is a diagram for explaining that all the LEDs can be turned on when all LEDs exceed the minimum activation voltage VF of the LEDs. Since the portion where the AC voltage is low is paralleled, it can be lit from a low voltage. Further, since all the LEDs are always lit, there is an advantage that no flicker occurs unlike a general capacitorless system.

図7は、本発明に係るLEDを用いた照明装置の駆動回路の機能ブロックダイヤグラムを示す概念図である。本発明に於いては、LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により、入力される交流波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、逐次変化する印加電圧と素子の要求電圧を最適化し、電流制御回路の動作効率が最適化される。本発明は、夫々のLED発光素子に印加される電流がLED接続構造の変更に関わらず一定となるような一定電流制御回路を備えてなる。該一定電流制御回路は、該LEDマトリクスの外部に一括制御定電流制御回路として配置されてもよく、該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されてもよい。本図は、そのいずれをも記載しているが、実際はいずれか一を選択すれば良い。   FIG. 7 is a conceptual diagram showing a functional block diagram of a drive circuit of a lighting device using LEDs according to the present invention. In the present invention, the LED light-emitting element forms an LED matrix composed of a plurality of LED light-emitting elements, and the LED matrix is dynamically changed in accordance with the input AC waveform by the matrix structure change control circuit. It has a configuration in which the LED connection structure is changed, and the applied voltage and the required voltage of the element that change sequentially are optimized, and the operation efficiency of the current control circuit is optimized. The present invention includes a constant current control circuit in which the current applied to each LED light emitting element is constant regardless of changes in the LED connection structure. The constant current control circuit may be arranged as a collective control constant current control circuit outside the LED matrix, or may be arranged inside the LED matrix as a constant current control element for each of the matrix light emitting elements. . Although all of these are shown in the figure, in practice, any one may be selected.

該一括制御定電流制御回路としては、定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路が好適に用いられる。また、該一定電流制御回路が、該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されて場合には、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路が好適に用いられ、さらに該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、印加される電圧にかかわらずフィードバックにより動的に一定電流制御を行うことが望ましい。   As the collective control constant current control circuit, a constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor is preferably used. When the constant current control circuit is arranged as a constant current control element for each of the matrix-like light emitting elements inside the LED matrix, the constant current control element for each of the matrix-like light emitting elements is a constant current. A constant current circuit including an element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor is preferably used, and the constant current control element for each matrix light emitting element is dynamically changed by feedback regardless of the applied voltage. It is desirable to perform constant current control.

また本発明は、複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、逐次変化する交流波形電圧に応じて夫々のLED素子に印加される電圧を最適化するLEDを用いた照明装置であって、商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部と、入力される商用電源の波形に対する同期信号を生成する同期波形フィルタと、該同期波形フィルタからの信号による動作ステートを決定する動作ステート比較検出器と、該LEDマトリクスの接続構造を任意且つ/又は最適な状態に変更するLEDエレメントスイッチユニットとマトリクス構造変更制御回路とを備えることを特徴とする。   The present invention also includes a plurality of LED light emitting elements and an LED drive circuit for driving the LED light emitting elements, and the LED light emitting elements form an LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements, and the LED matrix has a matrix structure change. The LED connection structure is dynamically changed corresponding to the waveform applied by the control circuit, and the LED that optimizes the voltage applied to each LED element according to the alternating waveform voltage that changes sequentially is used. A power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix, a synchronous waveform filter that generates a synchronization signal for the waveform of the input commercial power supply, and the synchronization An operation state comparison detector for determining an operation state based on a signal from the waveform filter and the connection structure of the LED matrix in an arbitrary and / or optimal state Characterized in that it comprises a LED element switch unit and matrix structure change control circuit to change.

ここで、同期波形フィルタは商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部に接続され、該脈流からのフィルタリング信号を取得して、動作ステートを決定する動作ステート比較検出器に出力する。該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器が好適に用いられる。該ブリッジ整流器は該LEDマトリクス及び該同期波形フィルタの双方に商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する形態、或いは該LEDマトリクスに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第一のブリッジ整流器及び該同期波形フィルタに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第二のブリッジ整流器を備える形態、のいずれかの形態を選択することができる。Here, the synchronous waveform filter is connected to a power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix, and obtains a filtering signal from the pulsating current to determine an operation state. Output to the state comparison detector. A bridge rectifier is preferably used as the power supply unit that supplies the pulsating current rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter. The bridge rectifier is configured to output a full-wave rectified or double-wave rectified pulse current from a commercial power supply to both the LED matrix and the synchronous waveform filter, or a full-wave rectified or double-wave rectified pulse from the commercial power supply to the LED matrix. A first bridge rectifier that outputs a current and a second bridge rectifier that outputs a pulsating current that is full-wave rectified or both-wave rectified from a commercial power supply to the synchronous waveform filter may be selected. it can.

図8は、LEDエレメントスイッチユニットとLEDエレメントの関係を示すLEDエレメントスイッチブロックダイヤグラムである。   FIG. 8 is an LED element switch block diagram showing the relationship between the LED element switch unit and the LED elements.

かかる構成により、入力される交流波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、逐次変化する印加電圧と素子の要求電圧を最適化し、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失を最小化することが可能となる。なお、各LEDエレメントは1個の素子でも集合型の素子でも問題なく好適に用いることが出来る。 With such a configuration, the LED connection structure is dynamically changed according to the input AC waveform, and the applied voltage and the required voltage of the device that are sequentially changed are optimized, and the operation efficiency of the current control circuit is optimized. By doing so, it becomes possible to minimize the loss in the control circuit and the element. Each LED element can be suitably used without any problem, whether it is a single element or a collective element.

図9は、マトリクススイッチの動作を示す概念図である。また、図10はマトリクススイッチユニット内のスイッチの状態と動作状態の関係を示す表である。具体的には、スイッチ1及び2がオンでスイッチがオフの場合は該ユニットは並列接続を形成し、スイッチ1及び2がオフでスイッチ3がオンの場合は該ユニットは直列接続を形成する。これらのマトリクススイッチユニットの制御により、LEDマトリクス内でのマトリクス構造変更制御が実現される。 FIG. 9 is a conceptual diagram showing the operation of the matrix switch. FIG. 10 is a table showing the relationship between the switch states and the operation states in the matrix switch unit. Specifically, when switches 1 and 2 are on and switch 3 is off, the unit forms a parallel connection, and when switches 1 and 2 are off and switch 3 is on, the unit forms a series connection. . Control of these matrix switch units realizes matrix structure change control within the LED matrix.

図11乃至図13は、マトリクススイッチの動作例を説明する概念図である。マトリクスエレメントスイッチの切り替えにより、図11では全並列、図12では全直列、図13では1/2並列の状態が得られる。このように、マトリクススイッチユニットの制御により、LEDマトリクス内で必要なマトリクス状発光エレメントの全ての接続形態を実現することが出来る。該LEDマトリクスは2の冪乗の数のLED発光素子により構成され、該LEDマトリクス内でのマトリクス構造変更制御は全数より小さい2の冪乗の数のLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、該マトリクス状発光エレメントの接続形態を変更するエレメントスイッチ回路へ最適な構造を確定するマトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的に変化させることが出来る。   11 to 13 are conceptual diagrams for explaining an example of the operation of the matrix switch. By switching the matrix element switches, a fully parallel state in FIG. 11, a fully serial state in FIG. 12, and a 1/2 parallel state in FIG. 13 are obtained. In this way, all the connection forms of the matrix-like light emitting elements necessary in the LED matrix can be realized by controlling the matrix switch unit. The LED matrix is composed of LED light emitting elements having a power of 2 and the matrix structure change control in the LED matrix is a matrix light emitting element composed of LED light emitting elements having a power of 2 smaller than the total number. And can be dynamically changed in accordance with a waveform applied by a matrix structure change control circuit that determines an optimum structure for an element switch circuit that changes the connection form of the matrix light emitting elements.

また本発明は、該マトリクス構造変更制御回路またはソフトウエアアルゴリズムが、逐次変化する電力交流波形電圧に対応して、正規化された基準電圧との比較を動的に行うことによりマトリクス制御構造ビットの出力値を最適な値に確定することを特徴とする。図14は、本発明に係るLEDを用いた照明装置の駆動回路の実装形態の例を示す概念図である。本発明に於いては、夫々のLED発光素子に印加される電流がLED接続構造の変更に関わらず一定となるような一定電流制御回路を備えてなることが望ましい。該一定電流制御回路は、該LEDマトリクスの外部に一括制御定電流制御回路として配置されてもよく、該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されてもよい。   In addition, the present invention provides a matrix structure change control circuit or software algorithm that dynamically compares a normalized reference voltage with a sequentially changing power AC waveform voltage to thereby change the matrix control structure bit. The output value is determined to an optimum value. FIG. 14 is a conceptual diagram showing an example of a mounting form of a drive circuit of an illumination device using an LED according to the present invention. In the present invention, it is desirable to provide a constant current control circuit in which the current applied to each LED light emitting element is constant regardless of the change in the LED connection structure. The constant current control circuit may be arranged as a collective control constant current control circuit outside the LED matrix, or may be arranged inside the LED matrix as a constant current control element for each of the matrix light emitting elements. .

また本発明は、複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、逐次変化する交流波形電圧に応じて夫々のLED素子に印加される電圧を最適化するLEDを用いた照明装置であって、商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部と、入力される商用電源の波形に対する同期信号を生成する同期波形フィルタと、該同期波形フィルタからの信号による動作ステートを決定する動作ステート比較検出器と、該LEDマトリクスの接続構造を任意且つ/又は最適な状態に変更するLEDエレメントスイッチユニットとマトリクス構造変更制御回路とを備えるLEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention also includes a plurality of LED light emitting elements and an LED drive circuit for driving the LED light emitting elements, and the LED light emitting elements form an LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements, and the LED matrix has a matrix structure change. The LED connection structure is dynamically changed corresponding to the waveform applied by the control circuit, and the LED that optimizes the voltage applied to each LED element according to the alternating waveform voltage that changes sequentially is used. A power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix, a synchronous waveform filter that generates a synchronization signal for the waveform of the input commercial power supply, and the synchronization An operation state comparison detector for determining an operation state based on a signal from the waveform filter and the connection structure of the LED matrix in an arbitrary and / or optimal state It is the illuminating device using LED provided with the LED element switch unit and matrix structure change control circuit to change to, and is a drive circuit of the illuminating device using such LED, and the driving of the illuminating device using the LED using this LED Is the method.

ここで、同期波形フィルタは商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部に接続され、該脈流からのフィルタリング信号を取得し、動作ステートを決定する動作ステート比較検出器に出力する。該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器が好適に用いられる。該ブリッジ整流器は該LEDマトリクス及び該同期波形フィルタの双方に商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する形態、或いは該LEDマトリクスに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第一のブリッジ整流器及び該同期波形フィルタに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第二のブリッジ整流器を備える形態、のいずれかの形態を選択することができる。  Here, the synchronous waveform filter is connected to a power supply unit that supplies a pulsating flow that is full-wave rectified or both-wave rectified from a commercial power supply to the LED matrix, acquires a filtering signal from the pulsating flow, and determines an operating state. Output to the comparison detector. A bridge rectifier is preferably used as the power supply unit that supplies the pulsating current rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter. The bridge rectifier is configured to output a full-wave rectified or double-wave rectified pulse current from a commercial power supply to both the LED matrix and the synchronous waveform filter, or a full-wave rectified or double-wave rectified pulse from the commercial power supply to the LED matrix. A first bridge rectifier that outputs a current and a second bridge rectifier that outputs a pulsating current that is full-wave rectified or both-wave rectified from a commercial power supply to the synchronous waveform filter may be selected. it can.

図14は、該LEDマトリクスに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第一のブリッジ整流器及び該同期波形フィルタに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第二のブリッジ整流器を備える形態を示しているが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、マトリクスアレーへの給電部及び波形分析フィルタの双方に整流後の出力が供給されるような構成であれば良い。  FIG. 14 shows a first bridge rectifier that outputs a pulsating current that is full-wave rectified or both-wave rectified from a commercial power supply to the LED matrix, and a pulsating current that is full-wave rectified or both-wave rectified from a commercial power supply to the synchronous waveform filter. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the output after rectification is supplied to both the power supply unit to the matrix array and the waveform analysis filter. Any configuration can be used.

また本発明は、一定電流制御回路により制御するステート制御電流ルックアップテーブルを含み、該正規化された電圧と電流の関係を保持するルックアップテーブルと逐次変化する電圧比較により一括制御定電流制御回路による段階的な一定電流制御を行うことを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   The present invention also includes a state control current look-up table controlled by a constant current control circuit, and a batch control constant current control circuit based on a voltage comparison that sequentially changes with the look-up table that holds the normalized voltage-current relationship It is the illuminating device using LED characterized by performing stepwise constant electric current control by, It is a drive circuit of the illuminating device using such LED, The driving method of the illuminating device using LED using this It is.

また本発明は、該複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスはLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、該マトリクス状発光エレメントは任意の構造を逐次変更するためのエレメントスイッチユニットによって連接され、各エレメントスイッチユニットがマトリクス構造変更制御回路からの制御信号に対応してその接続状態を変更することによって、LEDマトリクスの接続構造を最適な状態に変更することを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   Further, according to the present invention, an LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements is divided into matrix light emitting elements composed of LED light emitting elements, and the matrix light emitting element is an element switch for sequentially changing an arbitrary structure. The connection structure of the LED matrix is changed to an optimum state by changing the connection state of each element switch unit corresponding to the control signal from the matrix structure change control circuit. It is an illuminating device using LED, it is a drive circuit of the illuminating device using such LED, and is a driving method of the illuminating device using LED using this.

また本発明は、該エレメントスイッチユニットが、3個以上のスイッチを含んで構成され、これらスイッチの接続状態を変更することによりLEDマトリクスの接続構造を変更することを特徴とし、さらに該スイッチは夫々電界効果トランジスタFET、バイポーラトランジスタを含む切り替え回路であることを特徴とする、LEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法である。   According to the present invention, the element switch unit includes three or more switches, and the connection structure of the LED matrix is changed by changing the connection state of these switches. An illumination device using an LED, which is a switching circuit including a field effect transistor FET and a bipolar transistor, and a drive circuit for the illumination device using the LED, and an illumination using the LED using the LED It is a drive method of an apparatus.

図15は、本発明に係るエレメントスイッチユニットの直並列切り替え回路と単層基板上配線の方式を示した概念図である。かかる構成になる配線を用いることにより、より簡便に本発明に係るLEDを用いた照明装置であり、かかるLEDを用いた照明装置の駆動回路であり、これを用いたLEDを用いた照明装置の駆動方法が実現される。   FIG. 15 is a conceptual diagram showing a series-parallel switching circuit of an element switch unit and a wiring on a single-layer board according to the present invention. By using the wiring having such a configuration, it is a lighting device using the LED according to the present invention more easily, and is a driving circuit of the lighting device using the LED, and the lighting device using the LED using the LED A driving method is realized.

ここで、一連の説明においてLEDマトリクスを構成する単位数を128個で説明を行ったが、本発明はかかる構成に限定されるものではなく任意のサイズのマトリクスを形成する素子数にて構成することができる。ただし、その構成が2の冪乗になるようにすることが有利であることは述べて来た通りである。本実施例の説明とは別に、例えば64個、32個或いは256個のユニットからなる構成等も好適に適用することが出来る。  Here, in the series of explanations, the number of units constituting the LED matrix has been explained as 128. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the number of elements that form a matrix of an arbitrary size is used. be able to. However, as described above, it is advantageous to make the configuration a power of two. Apart from the description of the present embodiment, for example, a configuration including 64, 32, or 256 units can be suitably applied.

以上述べてきたように、本発明に係る構成を用いることにより、本発明に係るLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法は、簡便な構成でフリッカや暗時間の問題を解決した安定した発光が得られ、整流後の平滑用キャパシタ及び大容量電解コンデンサが不要となり低コストで製造可能であり且つ長期信頼性が向上するとともに、高周波ノイズ問題がなく、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失の最小化を実現するLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法を提供できる。   As described above, by using the configuration according to the present invention, the lighting device using the LED according to the present invention, the driving circuit of the lighting device using the LED, and the driving method of the lighting device using the LED are simple. Stable light emission that solves the problem of flicker and dark time can be obtained with a simple structure, eliminating the need for a smoothing capacitor after rectification and a large-capacity electrolytic capacitor, making it possible to manufacture at low cost, improving long-term reliability, and high frequency There is no noise problem, and the operating efficiency of the current control circuit is optimized, so that the control circuit, the lighting device using the LED that minimizes the loss in the element, the driving circuit of the lighting device using the LED, and the LED A driving method of the used illumination device can be provided.

本発明に係る本発明に係るLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法は、簡便な構成でフリッカや暗時間の問題を解決した安定した発光が得られ、整流後の平滑用キャパシタ及び大容量電解コンデンサが不要となり低コストで製造可能であり且つ長期信頼性が向上するとともに、高周波ノイズ問題がなく、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失の最小化を実現するLEDを用いた照明装置、LEDを用いた照明装置の駆動回路及びLEDを用いた照明装置の駆動方法が実現され、以って産業上の利用価値は多大であると言える。     The illumination device using the LED according to the present invention, the drive circuit of the illumination device using the LED, and the drive method of the illumination device using the LED according to the present invention are stable in solving flicker and dark time problems with a simple configuration. Light emission, no rectified smoothing capacitor and large-capacitance electrolytic capacitor are required, can be manufactured at low cost, and long-term reliability is improved, there is no high-frequency noise problem, and the operation efficiency of the current control circuit is optimal As a result, a control circuit, an illumination device using an LED that achieves minimization of loss in the element, an illumination device drive circuit using the LED, and an illumination device drive method using the LED are realized. Therefore, it can be said that the industrial utility value is great.

Claims (51)

LEDを用いた照明装置であって、
複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、
該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、
該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により、入力される交流波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、
逐次変化する印加電圧と素子の要求電圧を最適化し、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失を最小化することを特徴とする、
LEDを用いた照明装置。
An illumination device using LEDs,
A plurality of LED light emitting elements and an LED driving circuit for driving the LED light emitting elements are provided.
The LED light-emitting element forms an LED matrix composed of a plurality of LED light-emitting elements,
The LED matrix has a configuration in which the LED connection structure is dynamically changed in response to an input AC waveform by a matrix structure change control circuit.
It is characterized by minimizing losses in the control circuit and the element by optimizing the applied voltage and the required voltage of the element that are sequentially changed, and optimizing the operation efficiency of the current control circuit.
Lighting device using LED.
該LEDマトリクスは2の冪乗の数のLED発光素子により構成され、
該LEDマトリクス内でのマトリクス構造変更制御は全数より小さい2の冪乗の数のLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、
該マトリクス状発光エレメントの接続形態を変更するエレメントスイッチ回路へ最適な構造を確定するマトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的に変化させることを特徴とする、
請求項1記載のLEDを用いた照明装置。
The LED matrix is composed of LED light emitting elements of the power of 2;
The matrix structure change control in the LED matrix is divided into matrix-like light emitting elements composed of LED light emitting elements of a power of 2 smaller than the total number,
It is characterized in that it is dynamically changed corresponding to a waveform applied by a matrix structure change control circuit for determining an optimum structure to an element switch circuit for changing the connection form of the matrix light emitting elements.
An illumination device using the LED according to claim 1.
該マトリクス構造変更制御回路またはソフトウエアアルゴリズムは、逐次変化する電力交流波形電圧に対応して、正規化された基準電圧との比較を動的に行うことによりマトリクス制御構造ビットの出力値を最適な値に確定することを特徴とする、
請求項1又は2の何れかに記載のLEDを用いた照明装置。
The matrix structure change control circuit or software algorithm optimizes the output value of the matrix control structure bits by dynamically comparing with the normalized reference voltage in response to the sequentially changing power AC waveform voltage. Characterized in that the value is fixed,
The illuminating device using LED in any one of Claim 1 or 2.
該LEDを用いた照明装置は、
夫々のLED発光素子に印加される電流がLED接続構造の変更に関わらず一定となるような一定電流制御回路を備えてなることを特徴とする、
請求項1乃至3の何れか一に記載のLEDを用いた照明装置。
The illumination device using the LED is
It is characterized by comprising a constant current control circuit so that the current applied to each LED light emitting element is constant regardless of the change of the LED connection structure,
The illuminating device using LED as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
該一定電流制御回路は、
該LEDマトリクスの外部に一括制御定電流制御回路として配置されてなることを特徴とする、
請求項4に記載のLEDを用いた照明装置。
The constant current control circuit is:
It is arranged outside the LED matrix as a collective control constant current control circuit,
The illuminating device using LED of Claim 4.
該一括制御定電流制御回路は、
定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とする、
請求項5に記載のLEDを用いた照明装置。
The collective control constant current control circuit is:
A constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor,
An illumination device using the LED according to claim 5.
該一定電流制御回路は、
該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されてなることを特徴とする、
請求項4に記載のLEDを用いた照明装置。
The constant current control circuit is:
It is arranged inside the LED matrix as a constant current control element for each matrix-like light emitting element,
The illuminating device using LED of Claim 4.
該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、
定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とする、
請求項7に記載のLEDを用いた照明装置。
The constant current control element for each matrix light emitting element is:
A constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor,
The illuminating device using LED of Claim 7.
該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、
印加される電圧にかかわらずフィードバックにより動的に一定電流制御を行うことを特徴とする、
請求項7又は8に記載のLEDを用いた照明装置。
The constant current control element for each matrix light emitting element is:
The constant current control is performed dynamically by feedback regardless of the applied voltage,
The illuminating device using LED of Claim 7 or 8.
複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、
該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、
該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、
逐次変化する交流波形電圧に応じて夫々のLED素子に印加される電圧を最適化するLEDを用いた照明装置であって、
商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部と、
入力される商用電源の波形に対する同期信号を生成する同期波形フィルタと、
該同期波形フィルタからの信号による動作ステートを決定する動作ステート比較検出器と、
該LEDマトリクスの接続構造を任意且つ/又は最適な状態に変更するLEDエレメントスイッチユニットとマトリクス構造変更制御回路とを備えることを特徴とする、
請求項1乃至9の何れか一に記載のLEDを用いた照明装置。
A plurality of LED light emitting elements and an LED driving circuit for driving the LED light emitting elements are provided.
The LED light-emitting element forms an LED matrix composed of a plurality of LED light-emitting elements,
The LED matrix has a configuration that dynamically changes the LED connection structure in response to the waveform applied by the matrix structure change control circuit.
An illumination device using LEDs that optimizes the voltage applied to each LED element in accordance with an alternating waveform voltage that changes sequentially,
A power supply unit that supplies a pulsating current that is full-wave rectified or both-wave rectified from a commercial power supply to the LED matrix;
A synchronization waveform filter that generates a synchronization signal for the waveform of the input commercial power supply,
An operation state comparison detector for determining an operation state according to a signal from the synchronous waveform filter;
An LED element switch unit for changing the connection structure of the LED matrix to an arbitrary and / or optimal state and a matrix structure change control circuit,
The illuminating device using LED as described in any one of Claims 1 thru | or 9.
該同期波形フィルタは商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部に接続され、  The synchronous waveform filter is connected to a power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix,
該脈流からのフィルタリング信号を取得し、動作ステートを決定する動作ステート比較検出器に出力することを特徴とする、A filtering signal from the pulsating flow is acquired and output to an operation state comparison detector that determines an operation state.
請求項10記載のLEDを用いた照明装置。The illuminating device using LED of Claim 10.
該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、  The power supply unit that supplies the pulsating current that has been full-wave rectified or both-wave rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier,
該ブリッジ整流器は該LEDマトリクス及び該同期波形フィルタの双方に商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力することを特徴とする、The bridge rectifier outputs a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to both the LED matrix and the synchronous waveform filter.
請求項10又は11記載のLEDを用いた照明装置。The illuminating device using LED of Claim 10 or 11.
該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、  The power supply unit that supplies the pulsating current that has been full-wave rectified or both-wave rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier,
該ブリッジ整流器は該LEDマトリクスに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第一のブリッジ整流器及び該同期波形フィルタに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第二のブリッジ整流器を備えることを特徴とする、The bridge rectifier outputs a full-wave rectified or double-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix and a full-wave rectified or double-wave rectified pulsating current from the commercial power supply to the synchronous waveform filter. Comprising a second bridge rectifier
請求項10又は11記載のLEDを用いた照明装置。The illuminating device using LED of Claim 10 or 11.
該LEDを用いた照明装置は、
一定電流制御回路により制御するステート制御電流ルックアップテーブルを含み、
該正規化された電圧と電流の関係を保持するルックアップテーブルと逐次変化する電圧比較により一括制御定電流制御回路による段階的な一定電流制御を行うことを特徴とする、
請求項5又は6に記載のLEDを用いた照明装置。
The illumination device using the LED is
Including a state control current look-up table controlled by a constant current control circuit;
A step-by-step constant current control by a batch control constant current control circuit is performed by a voltage comparison that sequentially changes with a lookup table that holds the normalized voltage-current relationship.
An illumination device using the LED according to claim 5.
該複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスはLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、
該マトリクス状発光エレメントは任意の構造を逐次変更するためのエレメントスイッチユニットによって連接され、
各エレメントスイッチユニットがマトリクス構造変更制御回路からの制御信号に対応してその接続状態を変更することによって、LEDマトリクスの接続構造を最適な状態に変更することを特徴とする、
請求項1乃至14の何れか一に記載のLEDを用いた照明装置。
The LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements is divided into matrix light emitting elements composed of LED light emitting elements,
The matrix light emitting elements are connected by an element switch unit for sequentially changing an arbitrary structure,
Each element switch unit changes its connection state in response to a control signal from the matrix structure change control circuit, thereby changing the connection structure of the LED matrix to an optimum state.
The illuminating device using LED as described in any one of Claims 1 thru | or 14.
該エレメントスイッチユニットは、
3個以上のスイッチを含んで構成され、
これらスイッチの接続状態を変更することによりLEDマトリクスの接続構造を変更することを特徴とする、
請求項15に記載のLEDを用いた照明装置。
The element switch unit is
Comprising three or more switches,
The connection structure of the LED matrix is changed by changing the connection state of these switches,
An illumination device using the LED according to claim 15.
該エレメントスイッチユニットは、
3個以上のスイッチを含んで構成され、
該スイッチは夫々電界効果トランジスタFET、バイポーラトランジスタを含む切り替え回路であることを特徴とする、
請求項16に記載のLEDを用いた照明装置。
The element switch unit is
Comprising three or more switches,
The switch is a switching circuit including a field effect transistor FET and a bipolar transistor, respectively.
An illumination device using the LED according to claim 16.
LEDを用いた照明装置の駆動回路であって、
複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、
該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、
該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により、入力される交流波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、
逐次変化する印加電圧と素子の要求電圧を最適化し、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失を最小化することを特徴とする、
LEDを用いた照明装置の駆動回路。
A driving circuit for an illumination device using an LED,
A plurality of LED light emitting elements and an LED driving circuit for driving the LED light emitting elements are provided.
The LED light-emitting element forms an LED matrix composed of a plurality of LED light-emitting elements,
The LED matrix has a configuration in which the LED connection structure is dynamically changed in response to an input AC waveform by a matrix structure change control circuit.
It is characterized by minimizing losses in the control circuit and the element by optimizing the applied voltage and the required voltage of the element that are sequentially changed, and optimizing the operation efficiency of the current control circuit.
A driving circuit of a lighting device using LEDs.
該LEDマトリクスは2の冪乗の数のLED発光素子により構成され、
該LEDマトリクス内でのマトリクス構造変更制御は全数より小さい2の冪乗の数のLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、
該マトリクス状発光エレメントの接続形態を変更するエレメントスイッチ回路へ最適な構造を確定するマトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的に変化させることを特徴とする、
請求項18記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The LED matrix is composed of LED light emitting elements of the power of 2;
The matrix structure change control in the LED matrix is divided into matrix-like light emitting elements composed of LED light emitting elements of a power of 2 smaller than the total number,
It is characterized in that it is dynamically changed corresponding to a waveform applied by a matrix structure change control circuit for determining an optimum structure to an element switch circuit for changing the connection form of the matrix light emitting elements.
The drive circuit of the illuminating device using LED of Claim 18.
該マトリクス構造変更制御回路またはソフトウエアアルゴリズムは、逐次変化する電力交流波形電圧に対応して、正規化された基準電圧との比較を動的に行うことによりマトリクス制御構造ビットの出力値を最適な値に確定することを特徴とする、
請求項18又は19の何れかに記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The matrix structure change control circuit or software algorithm optimizes the output value of the matrix control structure bits by dynamically comparing with the normalized reference voltage in response to the sequentially changing power AC waveform voltage. Characterized in that the value is fixed,
The drive circuit of the illuminating device using LED in any one of Claim 18 or 19.
該LEDを用いた照明装置の駆動回路は、
夫々のLED発光素子に印加される電流がLED接続構造の変更に関わらず一定となるような一定電流制御回路を備えてなることを特徴とする、
請求項18乃至20の何れか一に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The drive circuit of the illumination device using the LED is
It is characterized by comprising a constant current control circuit so that the current applied to each LED light emitting element is constant regardless of the change of the LED connection structure,
A drive circuit for an illumination device using the LED according to any one of claims 18 to 20.
該一定電流制御回路は、
該LEDマトリクスの外部に一括制御定電流制御回路として配置されてなることを特徴とする、
請求項21に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The constant current control circuit is:
It is arranged outside the LED matrix as a collective control constant current control circuit,
The drive circuit of the illuminating device using LED of Claim 21.
該一括制御定電流制御回路は、
定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とする、
請求項22に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The collective control constant current control circuit is:
A constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor,
The drive circuit of the illuminating device using LED of Claim 22.
該一定電流制御回路は、
該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されてなることを特徴とする、
請求項21に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The constant current control circuit is:
It is arranged inside the LED matrix as a constant current control element for each matrix-like light emitting element,
The drive circuit of the illuminating device using LED of Claim 21.
該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、
定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とする、
請求項24に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The constant current control element for each matrix light emitting element is:
A constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor,
The drive circuit of the illuminating device using LED of Claim 24.
該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、
印加される電圧にかかわらずフィードバックにより動的に一定電流制御を行うことを特徴とする、
請求項24又は25に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The constant current control element for each matrix light emitting element is:
The constant current control is performed dynamically by feedback regardless of the applied voltage,
A driving circuit for an illumination device using the LED according to claim 24 or 25.
複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、
該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、
該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、
逐次変化する交流波形電圧に応じて夫々のLED素子に印加される電圧を最適化するLEDを用いた照明装置であって、
商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部と、
入力される商用電源の波形に対する同期信号を生成する同期波形フィルタと、
該同期波形フィルタからの信号による動作ステートを決定する動作ステート比較検出器と、
該LEDマトリクスの接続構造を任意且つ/又は最適な状態に変更するLEDエレメントスイッチユニットとマトリクス構造変更制御回路とを備えることを特徴とする、
請求項18乃至26の何れか一に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
A plurality of LED light emitting elements and an LED driving circuit for driving the LED light emitting elements are provided.
The LED light-emitting element forms an LED matrix composed of a plurality of LED light-emitting elements,
The LED matrix has a configuration that dynamically changes the LED connection structure in response to the waveform applied by the matrix structure change control circuit.
An illumination device using LEDs that optimizes the voltage applied to each LED element in accordance with an alternating waveform voltage that changes sequentially,
A power supply unit that supplies a pulsating current that is full-wave rectified or both-wave rectified from a commercial power supply to the LED matrix;
A synchronization waveform filter that generates a synchronization signal for the waveform of the input commercial power supply,
An operation state comparison detector for determining an operation state according to a signal from the synchronous waveform filter;
An LED element switch unit for changing the connection structure of the LED matrix to an arbitrary and / or optimal state and a matrix structure change control circuit,
27. A driving circuit for an illuminating device using the LED according to any one of claims 18 to 26.
該同期波形フィルタは商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部に接続され、  The synchronous waveform filter is connected to a power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix,
該脈流からのフィルタリング信号を取得し、動作ステートを決定する動作ステート比較検出器に出力することを特徴とする、A filtering signal from the pulsating flow is acquired and output to an operation state comparison detector that determines an operation state.
請求項27記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。28. A driving circuit of an illumination device using the LED according to claim 27.
該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、  The power supply unit that supplies the pulsating current that has been full-wave rectified or both-wave rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier,
該ブリッジ整流器は該LEDマトリクス及び該同期波形フィルタの双方に商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力することを特徴とする、The bridge rectifier outputs a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to both the LED matrix and the synchronous waveform filter.
請求項27又は28記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。29. A driving circuit of an illumination device using the LED according to claim 27 or 28.
該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、  The power supply unit that supplies the pulsating current that has been full-wave rectified or both-wave rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier,
該ブリッジ整流器は該LEDマトリクスに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第一のブリッジ整流器及び該同期波形フィルタに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第二のブリッジ整流器を備えることを特徴とする、The bridge rectifier outputs a full-wave rectified or double-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix and a full-wave rectified or double-wave rectified pulsating current from the commercial power supply to the synchronous waveform filter. Comprising a second bridge rectifier
請求項27又は28記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。29. A driving circuit of an illumination device using the LED according to claim 27 or 28.
該LEDを用いた照明装置の駆動回路は、
一定電流制御回路により制御するステート制御電流ルックアップテーブルを含み、
該正規化された電圧と電流の関係を保持するルックアップテーブルと逐次変化する電圧比較により一括制御定電流制御回路による段階的な一定電流制御を行うことを特徴とする、
ことを特徴とする、
請求項22又は23に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The drive circuit of the illumination device using the LED is
Including a state control current look-up table controlled by a constant current control circuit;
A step-by-step constant current control by a batch control constant current control circuit is performed by a voltage comparison that sequentially changes with a lookup table that holds the normalized voltage-current relationship.
It is characterized by
24. A driving circuit of an illumination device using the LED according to claim 22 or 23.
該複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスはLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、
該マトリクス状発光エレメントは任意の構造を逐次変更するためのエレメントスイッチユニットによって連接され、
各エレメントスイッチユニットがマトリクス構造変更制御回路からの制御信号に対応してその接続状態を変更することによって、LEDマトリクスの接続構造を最適な状態に変更することを特徴とする、
請求項18乃至31の何れか一に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements is divided into matrix light emitting elements composed of LED light emitting elements,
The matrix light emitting elements are connected by an element switch unit for sequentially changing an arbitrary structure,
Each element switch unit changes its connection state in response to a control signal from the matrix structure change control circuit, thereby changing the connection structure of the LED matrix to an optimum state.
32. A driving circuit for an illuminating device using the LED according to any one of claims 18 to 31.
該エレメントスイッチユニットは、
3個以上のスイッチを含んで構成され、
これらスイッチの接続状態を変更することによりLEDマトリクスの接続構造を変更することを特徴とする、
請求項32に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The element switch unit is
Comprising three or more switches,
The connection structure of the LED matrix is changed by changing the connection state of these switches,
The drive circuit of the illuminating device using LED of Claim 32.
該エレメントスイッチユニットは、
3個以上のスイッチを含んで構成され、
該スイッチは夫々電界効果トランジスタFET、バイポーラトランジスタを含む切り替え回路であることを特徴とする、
請求項33に記載のLEDを用いた照明装置の駆動回路。
The element switch unit is
Comprising three or more switches,
The switch is a switching circuit including a field effect transistor FET and a bipolar transistor, respectively.
34. A driving circuit of an illumination device using the LED according to claim 33.
LEDを用いた照明装置の駆動方法であって、
複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、
該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、
該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により、入力される交流波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、
逐次変化する印加電圧と素子の要求電圧を最適化し、電流制御回路の動作効率が最適化されることにより、制御回路、素子における損失を最小化することを特徴とする、
LEDを用いた照明装置の駆動方法。
A method of driving an illumination device using an LED,
A plurality of LED light emitting elements and an LED driving circuit for driving the LED light emitting elements are provided.
The LED light-emitting element forms an LED matrix composed of a plurality of LED light-emitting elements,
The LED matrix has a configuration in which the LED connection structure is dynamically changed in response to an input AC waveform by a matrix structure change control circuit.
It is characterized by minimizing losses in the control circuit and the element by optimizing the applied voltage and the required voltage of the element that are sequentially changed, and optimizing the operation efficiency of the current control circuit.
A driving method of a lighting device using an LED.
該LEDマトリクスは2の冪乗の数のLED発光素子により構成され、
該LEDマトリクス内でのマトリクス構造変更制御は全数より小さい2の冪乗の数のLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、
該マトリクス状発光エレメントの接続形態を変更するエレメントスイッチ回路へ最適な構造を確定するマトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的に変化させることを特徴とする、
請求項35記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The LED matrix is composed of LED light emitting elements of the power of 2;
The matrix structure change control in the LED matrix is divided into matrix-like light emitting elements composed of LED light emitting elements of a power of 2 smaller than the total number,
It is characterized in that it is dynamically changed corresponding to a waveform applied by a matrix structure change control circuit for determining an optimum structure to an element switch circuit for changing the connection form of the matrix light emitting elements.
36. A driving method of an illumination device using the LED according to claim 35.
該マトリクス構造変更制御回路またはソフトウエアアルゴリズムは、逐次変化する電力交流波形電圧に対応して、正規化された基準電圧との比較を動的に行うことによりマトリクス制御構造ビットの出力値を最適な値に確定することを特徴とする、
請求項35又は36の何れかに記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The matrix structure change control circuit or software algorithm optimizes the output value of the matrix control structure bits by dynamically comparing with the normalized reference voltage in response to the sequentially changing power AC waveform voltage. Characterized in that the value is fixed,
37. A driving method of a lighting device using the LED according to claim 35.
該LEDを用いた照明装置の駆動方法は、
夫々のLED発光素子に印加される電流がLED接続構造の変更に関わらず一定となるような一定電流制御回路を備えてなることを特徴とする、
請求項35乃至37の何れか一に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The driving method of the lighting device using the LED is as follows:
It is characterized by comprising a constant current control circuit so that the current applied to each LED light emitting element is constant regardless of the change of the LED connection structure,
38. A driving method of a lighting device using the LED according to any one of claims 35 to 37.
該一定電流制御回路は、
該LEDマトリクスの外部に一括制御定電流制御回路として配置されてなることを特徴とする、
請求項38に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The constant current control circuit is:
It is arranged outside the LED matrix as a collective control constant current control circuit,
A driving method of an illumination device using the LED according to claim 38.
該一括制御定電流制御回路は、
定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とする、
請求項39に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The collective control constant current control circuit is:
A constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor,
40. A driving method of an illumination device using the LED according to claim 39.
該一定電流制御回路は、
該LEDマトリクスの内部に、該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子として配置されてなることを特徴とする、
請求項38に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The constant current control circuit is:
It is arranged inside the LED matrix as a constant current control element for each matrix-like light emitting element,
A driving method of an illumination device using the LED according to claim 38.
該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、
定電流素子(CRD)、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタを含む定電流回路であることを特徴とする、
請求項41に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The constant current control element for each matrix light emitting element is:
A constant current circuit including a constant current element (CRD), a field effect transistor (FET), and a bipolar transistor,
The drive method of the illuminating device using LED of Claim 41.
該マトリクス状発光エレメント毎の一定電流制御素子は、
印加される電圧にかかわらずフィードバックにより動的に一定電流制御を行うことを特徴とする、
請求項31又は32に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The constant current control element for each matrix light emitting element is:
The constant current control is performed dynamically by feedback regardless of the applied voltage,
A driving method of an illumination device using the LED according to claim 31 or 32.
複数のLED発光素子と、これを駆動するLED駆動回路を備え、
該LED発光素子は複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスを形成し、
該LEDマトリクスは、マトリクス構造変更制御回路により印加される波形に対応して動的にLED接続構造を変更する構成を有し、
逐次変化する交流波形電圧に応じて夫々のLED素子に印加される電圧を最適化するLEDを用いた照明装置であって、
商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部と、
入力される商用電源の波形に対する同期信号を生成する同期波形フィルタと、
該同期波形フィルタからの信号による動作ステートを決定する動作ステート比較検出器と、
該LEDマトリクスの接続構造を任意且つ/又は最適な状態に変更するLEDエレメントスイッチユニットとマトリクス構造変更制御回路とを備えることを特徴とする、
請求項35乃至43の何れか一に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
A plurality of LED light emitting elements and an LED driving circuit for driving the LED light emitting elements are provided.
The LED light-emitting element forms an LED matrix composed of a plurality of LED light-emitting elements,
The LED matrix has a configuration that dynamically changes the LED connection structure in response to the waveform applied by the matrix structure change control circuit.
An illumination device using LEDs that optimizes the voltage applied to each LED element in accordance with an alternating waveform voltage that changes sequentially,
A power supply unit that supplies a pulsating current that is full-wave rectified or both-wave rectified from a commercial power supply to the LED matrix;
A synchronization waveform filter that generates a synchronization signal for the waveform of the input commercial power supply,
An operation state comparison detector for determining an operation state according to a signal from the synchronous waveform filter;
An LED element switch unit for changing the connection structure of the LED matrix to an arbitrary and / or optimal state and a matrix structure change control circuit,
44. A driving method of an illuminating device using the LED according to any one of claims 35 to 43.
該同期波形フィルタは商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクスに供給する電源部に接続され、  The synchronous waveform filter is connected to a power supply unit that supplies a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix,
該脈流からのフィルタリング信号を取得し、動作ステートを決定する動作ステート比較検出器に出力することを特徴とする、A filtering signal from the pulsating flow is acquired and output to an operation state comparison detector that determines an operation state.
請求項44記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。The drive method of the illuminating device using LED of Claim 44.
該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、  The power supply unit that supplies the pulsating current that has been full-wave rectified or both-wave rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier,
該ブリッジ整流器は該LEDマトリクス及び該同期波形フィルタの双方に商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力することを特徴とする、The bridge rectifier outputs a full-wave rectified or both-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to both the LED matrix and the synchronous waveform filter.
請求項44又は45記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。The driving method of the illuminating device using LED of Claim 44 or 45.
該商用電源から全波整流または両波整流した脈流をLEDマトリクス及び該同期波形フィルタに供給する電源部はブリッジ整流器であり、  The power supply unit that supplies the pulsating current that has been full-wave rectified or both-wave rectified from the commercial power supply to the LED matrix and the synchronous waveform filter is a bridge rectifier,
該ブリッジ整流器は該LEDマトリクスに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第一のブリッジ整流器及び該同期波形フィルタに商用電源から全波整流または両波整流した脈流を出力する第二のブリッジ整流器を備えることを特徴とする、The bridge rectifier outputs a full-wave rectified or double-wave rectified pulsating current from a commercial power supply to the LED matrix and a full-wave rectified or double-wave rectified pulsating current from the commercial power supply to the synchronous waveform filter. Comprising a second bridge rectifier
請求項44又は45記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。The driving method of the illuminating device using LED of Claim 44 or 45.
該LEDを用いた照明装置の駆動回路は、
一定電流制御回路により制御するステート制御電流ルックアップテーブルを含み、
該正規化された電圧と電流の関係を保持するルックアップテーブルと逐次変化する電圧比較により一括制御定電流制御回路による段階的な一定電流制御を行うことを特徴とする、
ことを特徴とする、
請求項39又は40に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The drive circuit of the illumination device using the LED is
Including a state control current look-up table controlled by a constant current control circuit;
A step-by-step constant current control by a batch control constant current control circuit is performed by a voltage comparison that sequentially changes with a lookup table that holds the normalized voltage-current relationship.
It is characterized by
The drive method of the illuminating device using LED of Claim 39 or 40.
該複数のLED発光素子により構成されたLEDマトリクスはLED発光素子によって構成されるマトリクス状発光エレメントに分割され、
該マトリクス状発光エレメントは任意の構造を逐次変更するためのエレメントスイッチユニットによって連接され、
各エレメントスイッチユニットがマトリクス構造変更制御回路からの制御信号に対応してその接続状態を変更することによって、LEDマトリクスの接続構造を最適な状態に変更することを特徴とする、
請求項35乃至48の何れか一に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The LED matrix composed of the plurality of LED light emitting elements is divided into matrix light emitting elements composed of LED light emitting elements,
The matrix light emitting elements are connected by an element switch unit for sequentially changing an arbitrary structure,
Each element switch unit changes its connection state in response to a control signal from the matrix structure change control circuit, thereby changing the connection structure of the LED matrix to an optimum state.
49. A driving method of an illumination device using the LED according to any one of claims 35 to 48.
該エレメントスイッチユニットは、
3個以上のスイッチを含んで構成され、
これらスイッチの接続状態を変更することによりLEDマトリクスの接続構造を変更することを特徴とする、
請求項49に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The element switch unit is
Comprising three or more switches,
The connection structure of the LED matrix is changed by changing the connection state of these switches,
The drive method of the illuminating device using LED of Claim 49.
該エレメントスイッチユニットは、
3個以上のスイッチを含んで構成され、
該スイッチは夫々電界効果トランジスタFET、バイポーラトランジスタを含む切り替え回路であることを特徴とする、
請求項50に記載のLEDを用いた照明装置の駆動方法。
The element switch unit is
Comprising three or more switches,
The switch is a switching circuit including a field effect transistor FET and a bipolar transistor, respectively.
The drive method of the illuminating device using LED of Claim 50.
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